Δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των κολλοειδών

Υπάρχουν διάφορα είδη δυνάμεων, δηλαδή δυνάμεις έλξης και απώθησης που είναι υπεύθυνες για το συνδυασμό κολλοειδών σωματιδίων. Οι διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των κολλοειδών σωματιδίων παίζουν σημαντικό ρόλο στις εφαρμογές των κολλοειδών σε πολλούς βιομηχανικούς σκοπούς. Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης υποστηρίζουν τον προσδιορισμό της χημικής συμπεριφορικής πτυχής των κολλοειδών και εξηγεί επίσης τις άλλες σημαντικές ιδιότητες των κολλοειδών. Ας μάθουμε περισσότερα για τις διαμοριακές δυνάμεις μέσα από αυτό το άρθρο.

Ορισμός 

Οποιοδήποτε κολλοειδές αποτελείται από ένα μείγμα μικρών ή μεγάλων μορίων (σωματιδίων) και ενός διαλύτη (υγρό). Γενικά, το υγρό μέρος θεωρείται ως το διασκορπισμένο μέσο. Τα κολλοειδή είναι ένας τύπος ετερογενούς μείγματος.

Μερικά κοινά παραδείγματα κολλοειδών που βρίσκονται στο σώμα μας είναι τα RBC (ερυθρά αιμοσφαίρια) τα οποία είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά οξυγόνου στο σύστημα του σώματός μας. Ένα άλλο σημαντικό παράδειγμα είναι το γάλα, το οποίο είναι και πάλι ένα φυσικό κολλοειδές. Ορισμένα τεχνητά προϊόντα που αποτελούνται από κολλοειδή είναι μελάνια, χρώματα, εναιωρήματα, καλλυντικά υλικά κ.λπ. 

Αυτά τα κολλοειδή συνδέονται μεταξύ τους λόγω διαφόρων διαμοριακών δυνάμεων. Η σύνοψη που σχετίζεται με αυτά αναφέρονται παρακάτω:  

Δυνάμεις αλληλεπίδρασης 

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές που συνδέονται άμεσα με την ισχύ των δυνάμεων στα κολλοειδή σωματίδια. Οι διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων των κολλοειδών παίζουν σημαντικό ρόλο και πολλές ιδιότητες εξαρτώνται από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης. Αυτό βοηθά επίσης στην κατανόηση της συμπεριφοράς των σωματιδίων με τον περιβαλλοντικό παράγοντα.

Χρονολογία που σχετίζεται με δυνάμεις αλληλεπίδρασης  

Κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα, αναπτύχθηκε μια ποσοτική θεωρία, η θεωρία DLVO (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek) και παρείχε πληροφορίες σχετικά με το κολλοειδές σύστημα ότι έχει ελκυστικές και απωστικές ιδιότητες μεταξύ των σωματιδίων των κολλοειδών. Αυτή η θεωρία δηλώνει ότι η ικανότητα ανάμειξης ή διαχωρισμού των κολλοειδών σωματιδίων εξαρτάται από τις συνδυαστικές δυνάμεις της ηλεκτροστατικής απώθησης και της έλξης van der Waals.

Το 1976, αναπτύχθηκε μια συσκευή που ονομάζεται Surface Force Apparatus για τη μέτρηση των δυνάμεων μικρής ποσότητας στην επάνω πλευρά των σωματιδίων και την αποτελεσματικότητά της στην κολλοειδή λειτουργία.

Τα διαφορετικά είδη δυνάμεων αλληλεπίδρασης στα κολλοειδή είναι τα εξής:

• Ηλεκτροστατική δύναμη
• Λονδίνο – δυνάμεις van der Waals 
• Ηλεκτρικές δυνάμεις διπλής στρώσης 
• Δυνάμεις επίλυσης
• Στειρικές δυνάμεις 
• Υδροφοβικές δυνάμεις
• Δυνάμεις τριβής  

Τύποι κολλοειδών  

Με βάση τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης, οι ακόλουθοι είναι οι τύποι κολλοειδών που αντιπροσωπεύονται παρακάτω: 

Υδρόφιλα κολλοειδή

Είναι επίσης γνωστά ως λυόφιλα κολλοειδή. Η λέξη, lyophilic προέρχεται από δύο όρους, lyo που σημαίνει υγρό και philic που σημαίνει αγαπώ. Έτσι, θεωρούνται κολλοειδή που αγαπούν το νερό επειδή τα σωματίδια έλκονται προς τα μόρια του νερού.

Ακόμη και μετά τον διαχωρισμό, τα σωματίδια έχουν την τάση να αναμιγνύονται ξανά με τα μόρια του νερού. Επιπλέον, είναι δύσκολο να πήξουν λόγω της σταθερής φύσης τους. Όμως, υπάρχει και σε αυτό μια εξαίρεση, δηλαδή το άγαρ, το οποίο είναι αναστρέψιμο στη φύση του και με την εφαρμογή θερμότητας ή ψύξης, μπορεί να διαχωριστεί. Άλλα ονόματα για αυτό είναι εγγενή κολλοειδή ή υδροκολλοειδή.

Τα φυσικά υλικά είναι οι κύριες πηγές αυτού του είδους κολλοειδούς. Παραδείγματα είναι οι πρωτεΐνες, το καουτσούκ κλπ. Χρησιμοποιούνται κυρίως στον τομέα της ιατρικής.

Υδρόφοβα κολλοειδή

Σε αυτό το είδος κολλοειδούς, οι δυνάμεις μεταξύ των κολλοειδών σωματιδίων δεν είναι σταθερές και ισχυρές, και είναι επίσης γνωστό ως λυοφοβικά κολλοειδή. Η λέξη, lyophobic προέρχεται από δύο όρους, lyo που σημαίνει υγρό και phobic που σημαίνει φόβος. Ως εκ τούτου, θεωρούνται επίσης κολλοειδή που μισούν τους διαλύτες καθώς δημιουργούν δύναμη απώθησης ενάντια στα μόρια του νερού.

Στη διαδικασία σχηματισμού αυτών των κολλοειδών, χρειάζονται περισσότεροι μηχανισμοί λόγω της τάσης των σωματιδίων να μην έλκονται προς το διαλυτικό υλικό, είναι ασταθής στη φύση τους. Είναι μη αναστρέψιμα σολ. Ονομάζονται επίσης εξωγενή κολλοειδή. Παραδείγματα είναι ο χρυσός, ο πηλός, ο άργυρος, τα μεταλλικά υδροξείδια κ.λπ. 

Συμπέρασμα

Έτσι, οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων των κολλοειδών παίζουν σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό κολλοειδών. Υπάρχει μια ποικιλία από αυτές τις δυνάμεις που είναι υπεύθυνες για τη συμπεριφορά έλξης και απώθησης των σωματιδίων. Τα κολλοειδή παρασκευάζονται με διαφορετικές χημικές διεργασίες, όπως η συμπύκνωση ή η διασπορά. Τείνουν να δείχνουν το φαινόμενο Tyndall (σκέδαση φωτός μέσω των σωματιδίων που υπάρχουν στον διαλύτη). Όλα τα κολλοειδή έχουν δύο φάσεις, δηλαδή μια διασκορπισμένη φάση και ένα μέσο διασποράς. Με βάση τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης, τα κολλοειδή χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, δηλαδή σε υδρόφοβα και υδρόφιλα.